6. Magnitudes y unidades de radiación

Magnitudes y Unidades de Radiación
Tema 6 - 1/12
1. RAADDIIAACCIIÓ
E EN
Y AB
DE
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ND
ÓN
ÓN
A
CIIÓ
RC
GÍÍA
OR
RG
SO
ER
BS
NE
Cuando las radiaciones α, β, γ, ó n inciden sobre un medio material
(v.g. tejido biológico) ceden energía a dicho medio, pero no se “nota”.
Una dosis de radiación gamma suficiente para producir la muerte a
corto plazo de una persona provoca tan solo un aumento de la
temperatura corporal de una milésima de grado.
Es necesario definir magnitudes y unidades que permitan caracterizar
de manera cuantitativa la radiación y sus efectos.
La dosimetría tiene por objeto la medida o el cálculo de la energía
que las radiaciones depositan en un medio material por unidad de
masa de éste.
Comisión Internacional de Unidades de Radiación (C.I.U.R.).
Elementos de Radioprotección
ISBN 84-398-9769-3
© Manuel R. Ortega Girón
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Tema 6 - 2/12
2. FLLUUJJO
A:
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Flujo:
Elementos de Radioprotección
φ=
∆N
∆S ∆t
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(partículas cm-2 s-1)
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Tema 6 - 3/12
RAADDIIAACCIIÓ
ÓN
ND
DIIFFU
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SA
A
En la práctica, la radiación no es unidireccional ni monoenergética.
Fluencia:
∆N
Φ=
(partículas cm-2)
∆A
La fluencia en un punto P es el
número de partículas que
penetran en una esfera
elemental de sección
transversal unidad centrada en
el punto P.
Tasa de Fluencia:
∆Φ
ϕ=
∆t
(partículas cm -2 s-1)
Fluencia Energética:
∆E
Ψ=
∆A
(MeV cm-2)
∆E: energía de todas las partículas que penetran la esfera elemental
salvo su masa en reposo.
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3. EXXPPO
N
ÓN
CIIÓ
SIIC
OS
Exposición:
X=
∆Q
∆m
Valor absoluto de la carga total de los iones de igual signo (∆Q)
producidos en aire cuando todos los electrones liberados por los
fotones en un volumen elemental de aire de masa ∆m se han detenido
en aire.
X=
Y=
Densidad Másica de Carga:
∆Q1 + ∆Q2
∆m
∆Q1 + ∆Q2′ + ∆Q3′
∆m
∆Q '
Y=
∆m
Valor absoluto de la carga total de los iones de igual signo (∆Q)
producidos en aire cuando todos los electrones liberados por los
fotones en un volumen elemental de aire de masa ∆m se han detenido
el volumen elemental.
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Unidad clásica de Exposición/DMC:
Tema 6 - 5/12
roentgen (R)
Unidad Internacional de Exposición/DMC: coulomb/kilogramo (C/kg)
1 R = 258 µ C/kg
1 R = 1.61 × 1012 pares de iones/g de aire
= 2.08 × 109 pares de iones/cm3
Tasa de Exposición: =
∆X
X =
∆t
( C / kg.s )
Otras unidades: R/h, R/s, ...
La exposición sólo es aplicable a radiación electromagnética y a sus
efectos en el aire.
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4. DO
A
DA
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S AB
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SIIS
SO
OS
BS
Dosis Absorbida:
D=
∆ε
∆m
∆ε = Σε int + Σε ext + ΣQ
La dosis absorbida mide la energía depositada por la radiación
ionizante por unidad de masa del medio considerado en un punto.
Se la define para cualquier tipo de radiación y cualquier material.
Unidad clásica:
ergio/gramo = rad (rad)
Unidad Internacional: julio/kilogramo = gray (Gy)
1Gy = 100 rad
∆D
Tasa de Dosis Absorbida: D =
∆t
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( Gy/s )
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5. TRRAANNSSFFEERREENNCCIIAA LIINNEEAALL DDEE ENNEERRG
A
GÍÍA
Transferencia Lineal de Energía o LET:
 dE 
LET =  −

 d x colisiones
Unidades: keV/µm, MeV/mm, ...
La LET está ligada a los efectos biológicos de las radiaciones
ionizantes.
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6. REELLAACCIIÓ
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ABBSSO
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Energía para la producción de un par de iones: 34 eV
1 R produce 1.61 × 1012 pares de iones en 1 g de aire.
1 R equivale a ...
pares
eV
J
J
1.61×1012
× 34
× 1.6×10-19
=
= 87.7×10-7
g
par
g
eV
= 87.7 × 10-4 Gy
En aire:
1 R ⇒ 0.877 × 10-2 Gy = 0.877 rad
Daire (Gy) = 87.7 × 10-4 X(R)
Daire (rad) = 0.877 X(R)
Para otro medio que no sea aire:
D (rad) = f X(R)
el factor f depende del absorbente.
Dtejido blando (rad) = 0.93 X( R )
Por lo que es costumbre en Radioprotección hacer una estimación
conservativa de la dosis absorbida a partir de la exposición en
roentgen:
D(rad) ≈ X( R )
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7. EFFIICCIIEENNCCIIAA BIIO
A RE
CA
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FAACCTTO
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UIIV
AL
OS
QU
Una misma dosis de diferentes tipos de radiación produce diferentes
efectos biológicos.
Eficacia Biológica Relativa o (E.B.R.):
E.B.R. =
DX
Dotro tipo
que producen el mismo efecto biológico.
En general se elige una radiación de referencia como la radiación X ó
γ que produce una LET de 3 KeV/µm en agua y a una tasa de dosis
absorbida de 10 rad/min).
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Tema 6 - 10/12
Factor de Calidad Q: representa el valor máximo del E.B.R. para
un tipo determinado de radiación.
Dosis Equivalente:
H = DQ N
N: otros factores modificantes (para irradiación externa es N = 1)
Si D se mide en rad (rad), H se expresa en rem* (rem)
Si D se mide en gray (Gy), H se expresa en sievert (Sv);
* radiation equivalent man
1 Sv = 100 rem
Tipo de radiación
Factor de calidad
Rayos-X, rayos-γ y partículas β
1
Neutrones térmicos
5
Neutrones rápidos
Protones
Partículas α
20
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8. DO
E EF
TE
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A
LE
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S EQ
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TIIV
CT
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EC
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QU
FE
Dosis Equivalente Efectiva:
H E = ∑ wT H T
T
Donde:
wT es un factor ponderante para cada tejido.
HT es la dosis equivalente recibida en el tejido T.
Las unidades de la dosis equivalente efectiva son las mismas que las
de dosis equivalente.
Tejido
Tiroides
Superficies óseas
Pulmón
Médula ósea
Senos
Gónadas
Resto del cuerpo
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Factor ponderante
0.03
0.03
0.12
0.12
0.15
0.25
0.30
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9. DO
E CO
TE
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VA
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TIIV
S EQ
VA
CT
EC
SIIS
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LE
OS
QU
OL
La dosis equivalente colectiva:
S = ∑ Ni H i
i
Ni : número de individuos del grupo i de población.
H i : dosis equivalente media individual
Unidades: persona-sievert (p-Sv)
Representa una cuantificación global de la dosis recibida por la
población.
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